反井钻机钻进孔内事故预防及处理.doc

反井钻机钻进孔内事故预防及处理2008年第5期煤炭工程反井钻机钻进孔内事故预防及处理王新(北京中煤矿山工程有限公司,北京100013)摘要:采用反井钻机钻进过程中,由于多种原因时常发生孔内事故.论文分析了反井钻井常见孔内事故原因,总结了孔内事故处理方法和预防措施,其经验为今后采用反井钻机钻孔提供了有益的借鉴.关键词:反井钻机;孔内事故;处理方法;预防措施中图分类号:TD41文献标识码:B文章编号:16710959(2008)05-()033-()2在煤矿井下的反井施工中,由于机械钻井具有劳动强度低,成井质量好,成井速度快,工效高等优点,因此,反井钻机在煤矿井下反井施工中得到了普遍的应用.但是,反井钻机钻进过程中时常发生孔内事故,孔内事故一旦发生,就要分析原因,及时处理,尽快排除.反井施工常遇到的孔内事故,归纳为:钻杆滑脱或折断,堵钻和塌孔三种类型.1钻杆滑脱,折断事故1.1钻杆滑脱,折断原因反井钻机在作业过程中,通常钻杆丝扣联接滑脱事故是在卸钻杆过程中发生,偶尔也会在运转过程中发生.前一种情况主要是操作人员不熟练,机械误动,在未将待卸钻杆以下的钻杆卡牢的情况下,就解除主机与钻杆的丝扣联接,致使所有钻杆和钻头掉落;后一种情况主要是钻杆连接螺纹未拧紧或操作人员在作业中违章反转所致.钻杆折断位置几乎都是在钻杆丝扣根部.据分析,由于岩石软硬不均匀,钻杆在工作过程中,受到的应力幅呈无规则变化状态,钻杆反复不断地受到这种复杂变应力作用;钻进时加压太大,超过钻杆薄弱部分抗扭力的限度;钻井中钻头被埋或挤夹而强行提升;使用了表面有划伤,裂纹,磨损过限的钻杆,其必然会按疲劳破坏的规律发展,尤其在钻杆丝扣根部应力集中区,钻杆容易断裂.1.2钻杆滑脱,折断处理方法1.2.1钻进导孔过程中钻杆滑脱或折断的处理方法1)首先弄清钻杆在孔内处于的状态,然后采用失锥进行打捞.2)丢弃折断处以下的钻杆,回收折断处以上的钻杆,另选位置重新钻凿.1.2.2扩孔钻进过程中钻杆滑脱或折断的处理方法在扩孔钻进过程中钻杆滑脱或折断时,下部的钻杆和扩孔钻头会掉下来,其断头所处位置会有两种情况:一是断头落在导孔中;二是断头落在扩孔中.1)第一种情况处理方法:类似1.2.1条中(1)方法.2)第二种情况处理方法:从下出口人工一段一段拆除.1.3钻杆滑脱,折断预防措施1)完善操作规程,加强技术培训,严禁违章作业.2)使用卡杆器锁住档块和卡板,增加卡杆的可靠性.3)钻杆在闲置期间,要涂上防锈丝扣油,严禁碰坏,砸伤,划伤.4)定期对钻杆进行探伤检查,发现有裂纹的钻杆要及时更换.2导孔钻进堵钻事故2.1导孔钻进堵钻原因1)当洗井液循环水量小时,钻进产生的岩渣不能全部清离孔底和排出孔外,造成重复破碎,岩渣越磨越细,细粒岩渣堵满钻杆与导孔岩壁问环形空问输水排渣通道,并且与钻杆粘接,使钻杆难以回转,甚至无法升降,造成严重堵钻事故.2)当钻机输水管断裂,洗井液突然中断循环时,钻进产生的岩渣无法排出孔外,钻孔中正在上返岩渣因停水而逐渐沉积孔底,堵塞牙轮喷嘴,甚至埋住牙轮,钻进工作因而中断.2.2导孔钻进堵钻事故处理方法1)当堵钻较轻微时,可以加大水量冲洗井底,或者在钻机的水龙头上再接入一路压风,采取边冲洗,边用压风吹,将进入牙轮喷嘴,钻杆输水孔内的岩渣顺导孔与岩壁环形空间吹出,使孔道疏通.2)当堵钻比较严重时,采用风,水搅动不足以排除堵收稿日期:20080320作者简介:王新(1970一),男,高级工程师,1992年毕业于山西矿业学院矿井建设专业,主要从事钻井法凿井及反井钻井施工技术与装备研究工作,现任北京中煤矿山工程有限公司钻井分公司经理.33煤炭工程2008年第5期钻事故,必须松开钻杆,将一根长风管顺钻杆输水孔插至被堵塞处的上部,先注水,再送风,反复交替多次,使岩渣逐步排出.3)当堵钻非常严重时,往往因岩渣细,粘性大,堵钻时间长,岩渣就会固结,这种情况可以利用钻机打小孔的方法,将小孔的透孔位置设计在反井导孔钻头以下至0.6m的范围,并制定出严格的施工措施,通过12个小孔,分别进行大水量冲孔,将堵钻事故排除.2.3导孔钻进堵钻预防措施为了防止堵钻,一般情况下,洗井排渣的水压应为0.686一o.98MPa,水流量应为3035m/h.除此之外,根据钻进工作的实践经验,还应采取以下预防措施:1)严格管理供水系统.注意管路,管路连接及控水阀门的质量,防止管路爆裂,避免供水泄漏.供水管路应尽量少用软管,当使用软管时,应使用钢丝绳编制的高压胶管.软管接头采用高压快速接头,连接要牢靠,控水阀门开启和关闭要灵活,且不泄漏.当管路爆裂或泄漏时,应及时处理,尽量缩短停水时问,同时根据停水时的钻进情况,迅速将钻杆从导孔中上提或起出12根钻杆.供水系统应杜绝无计划停水,计划停水时,应事先通知钻井工作人员,以便做好提前停钻的各项准备工作.2)增加冲洗排渣的时间.当钻进达到一定深度后,应在每根钻杆卸扣前,视水量情况增加冲洗排渣的时间,此时钻机仍在回转,但不给进,以加强搅动而利于排渣.通常随着钻孔深度的增加,排渣渐显困难,因此,当钻孔深度超过20m后,每钻完一根钻杆,需连续冲孔13rain方可钻进.3)严格遵守操作规程.钻机换接钻杆时,一定要先冲洗,后停钻,再停水,最后卸扣.接入钻杆后,先打开水阀门,再旋转给进.3导孔钻进塌孔事故3.1导孔钻进塌孔原因采用反井钻机钻进导孔时,钻杆与岩壁之问的环形空间始终充满了洗井液(清水或者泥浆),洗井液柱向岩壁施加压力,并随着钻孔深度的增加而增大,以平衡围岩和地下水压力,维护地层稳定.但是,在松软岩层或节理,裂隙发育的硬岩层中,破碎岩块受重力作用和地下水影响极不稳定,趋于坍塌;另一种情况是洗井液在岩层孔,裂隙中流失,致使洗井液柱产生的压力不足以保持地层岩块稳定,也易发生坍塌;再就是由于上提或下放钻具速度过快,造成强烈的抽吸或挤压,或者由于开泵过猛,钻具对井壁的撞击等原因同样易发生塌孔事故.3.2导孔钻进塌孔处理方法1)导孔钻进塌孔多发生在松软岩层中,事故发生后要及时开动水泵或者泥浆泵进行大力冲洗钻孔,将事故钻具周围积存岩屑冲洗干净,并窜动钻具,恢复洗井液正常循环.2)孔壁掉快挤夹钻具多发生在节理,裂隙发育的硬岩层中,发生掉岩块挤压钻具后,钻具既不能提升,也不能下放,或者只能下降不能上提,此时可通过钻具回转先消减钻具被卡的挤夹力量,使孔壁掉块挤夹钻具得以松动.不要强拉,而应向下窜动钻具(因向下没有阻力),以改变掉块占据的位置,并碾碎掉块的棱角,再经反复窜动,即可将钻具完全松动解卡.3.3导孔钻进塌孔预防措施1)导孔开钻前,根据地质条件差的情况,对导孔围岩进行固结灌浆处理,防止在钻进中出现塌孔现象.2)钻进中洗井液发生漏失时,液面迅速下降,此时要及时补充洗井液,恢复液面高度,使之有足够大的液柱压力,同时向洗井液中加入浓泥浆,减少或避免孔内洗井液继续漏失.3)采用膨润土配制优质泥浆(泥浆失水量小,泥皮致密,柔韧)作为洗井液,并在钻进中根据地质条件变化,对护壁泥浆性能参数作进一步调整.4)通过砂砾石层或断层带出现涌水量大时,可采用注入水泥浆加固围岩,然后再继续钻孔.5)在钻进过程中,操作人员应随时检查导孔内排出的岩屑量,块度及岩性情况,经常观测洗井液泵压力和浆液参数,如有变化立即查找原因,采取相应的对策.4结语采用反井钻机钻孔过程中,由于种种原因时常发生孔内事故,不仅影响正常钻进,而且处理事故会造成不必要的人力,物力浪费.因此,抓好反井钻井过程中的安全钻进,作好钻孔事故预防是一项十分重要的工作.同时,还应采取有效对策及方法,及时处理好已经发生的钻孔事故,按期,优质完成反井钻井工程.(责任编辑崔永丰)信息资讯.政策信息环保部:强制禁排高浓度瓦斯近日,环境保护部与国家质量监督检验检疫总局联合发布煤层气(煤矿瓦斯)排放标准(暂行),对煤矿抽放系统排放的